CN108670045A - 一种野外车载加热便携水杯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及野外及生活领域的一种通过控制发射微波的频率与功率来控制加热程度的野外车载加热便携水杯。包括水杯和配套的加热底座。其特征在于：水杯和加热底座分离，所述水杯分包括杯盖、外壳、内胆、辐射器和杯底部件，所述加热底座包括:连接器及压力感应装置，其中，连接器用于连接水杯和底座。所述加热底座包括电源模块、控制模块、信号发生模块、功率放大模块和隔离模块。所述杯盖包含设置模块和温度检测模块。通过设置模块可设定杯内液体最终温度。本发明提供的微波加热的野外车载加热便携水杯，加热速度快，效率高；水电分离，安全性更高；温度可控，便于移动和携带。
Description
技术领域
本发明专利涉及野外及生活领域的一种加热水杯，更具体地涉及一种通过控制发射微波的频率与功率来控制加热程度的野外车载加热便携水杯。
背景技术
与室内加热相比，野外生存中往往采用明火加热的方式。近几十年来，汽车自带电源使得用电加热成为可能。然而，传统加热的热传导会使杯子表面温度过高，但杯内的液体升温效果较差；由于微波具有选择性加热的特性，相比于电阻式电加热，较微波加热时间短，能耗较低。除此之外，适宜人体直接饮用的水，温度在50℃以内，多数情况下不需要将水加热至沸腾。因此，为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种使用微波加热的便携水杯。
发明内容
为了实现使用电池或车载电源实现液体的快速升温与控温，本发明通过微波加热技术实现该目的。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种野外车载加热便携水杯，包括水杯和配套的加热底座。其特征在于：水杯和加热底座分离，所述水杯分包括杯盖、外壳、内胆、辐射器和杯底部件，所述加热底座包括:连接器及压力感应装置，其中，连接器用于连接水杯和底座。所述加热底座包括电源模块、控制模块、信号发生模块、功率放大模块和隔离模块。
所述水杯外壳为塑料、内胆为金属或外壳为金属、内胆为对电磁波不敏感材料。当外壳为塑料、内胆为金属时，辐射装置安装在内胆内部，但与待加热液体隔离；当外壳为金属、内胆为对电磁波不敏感材料时，辐射器安装于外壳与内胆之间。无论外壳与内胆使用何种形式，外壳与内胆之间都填充有保温材料。
所述杯盖包含设置模块和温度检测模块。设置模块可设置待加热液体的需要达到温度，显示当前杯内液体温度，可以是触控形式或按键形式。温度检测模块位于杯盖内侧，实时检测水杯内液体温度。
所述杯身与杯盖间安装有压力感应装置，当杯盖未盖好时，装置不会工作，防止微波泄露对用户造成伤害。
所述水杯底部与内胆中设置有压力感应装置，当加入待加热液体时，压力感应装置将信号传递给控制装置，如果此时水杯与底座接触良好，点击开始按钮水杯便开始工作。当水杯与底座接触不良时，水杯底部的压力感应装置会将信号发送给控制装置，水杯便会停止工作，增加了安全性。
所述电源模块分为三种形式，1.电池形式，当没有外部供电的情况下，使用电池进行工作。2.直流电源形式，当外部提供直流电时，可将直流电自行转化为水杯所需电压。3.交流电源形式，当外部提供交流电时，可将交流电转化为水杯所需的直流电压。
所述连接器可以为同轴形式，如N型接头，具有可靠性高，抗振性强、机械和电气性能优良等特点。当需要加热时，通过N型连接器将杯身和底座连接进行加热；不需加热时。则可拆卸以节省空间，并且可以便于杯身的移动。
所述信号发生模块会根据辐射器的反射情况(当放入水杯中的不同液体与不同体积时，辐射器的反射情况会发生变化)，自动调节输出频率，反正反射过大烧毁水杯。
有益效果：本发明提供的微波加热的野外车载加热便携水杯，利用微波加热，加热速度快，效率高；水电分离，安全性更高；设置温度传感器监测水杯内的水温，通过单片机智能控制频率合成器的工作状态，控制加热进程，使水温达到设定的温度；水杯容量较小，即时加热即时饮用，减少浪费，同时水杯整体体积较小，便于移动和携带。
附图说明
图1为水杯整体示意图
图2为底座示意图
具体实施方式：
实施例1：
为了能够更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
图1是本发明的一种结构示意图，其中包括杯盖1a，杯身1b，内胆1c，辐射器1d，设置模块1e，压力感应装置1f，杯底1g，连接器1h，底座1i和温度检测模块1j。
图2是本发明底座的一种结构示意图，其中包括电源模块2a、控制模块2b、信号发生模块2c、功率放大模块2d和隔离模块2e。
控制模块2b为STM32F103ZET6，设置模块1e与控制模块2b相连，设置模块1e的显示器采用3.2英寸TFT液晶触摸屏，触摸屏上显示数字按键，通过点击相应的数字按键设置需要达到水温。控制模块2b读取到设置的水温数值后，使用信号频率合成器2c的分频公式进行计算，将计算结果输入至信号发生模块2c的频率合成器的寄存器中并产生指定频率和功率的微波信号。功率放大模块2d的输入端与频率合成2c的输出端相连，将信号的功率进行放大，本实施例中，使用的功率放大模块2d包含以下组成部分：低噪声放大器(低噪放)、第一级功率放大器(一级功放)、第二级功率放大器(二级功放)、第三级功率放大器(三级功放)、衰减器、隔离器。微波信号首先经过低噪声放大器，低噪声放大器的输出端连接一级功放的输入端，以此类推，三级功放的输出端通过N型同轴接头与辐射器1d相连。在低噪放和一级功放之间添加3dB衰减器。一级功放、二级功放、三级功放、辐射器1d之间均安装隔离器，二级和三级功放均加装屏蔽盒，屏蔽盒外部安装散热片和风扇对功放进行散热。控制模块2b连接射极跟随器提供电流后接入第三级功放的漏极，利用控制模块2b的输出电压可以调整三级功放的放大倍数。经过功率放大后的微波信号进入辐射器1d，辐射器1d将微波辐射至内胆1c内。控制模块2b会根据连接器(N型同轴接头)1h的温度识别当前频率合成器2c输出的频率是否与水杯内胆谐振频率相匹配，当温度较高时，说明微波功率反射较大，控制模块2b会自动调整输出频率，减少反射功率。包含电路。
杯盖内侧安装有红外测温传感器，用于监测杯内水温，并通过设置模块的显示器1e显示给用户。当待加热液体达到设定温度后，控制模块2b会自动调整功率放大器2d的放大倍数，将液体的温度保持在设定温度。
实施实例2：
使用该野外车载加热水杯分别使用50ml、75ml、100ml自来水进行实验，分别加热1分钟、2分钟、3分钟、…、10分钟，分别使用水银温度计与红外温度计记录水的温度。
使用量筒分别称量50ml、75ml、100ml自来水加入至锥形瓶中，初始水温为23±2℃。实验时将锥形瓶放入水杯内，盖好杯盖并将水杯放置在底座上。在显示屏上选择最大功率工作，并设置工作时长。达到工作时长后水杯自动断电，使用水银温度计与红外温度同时记录水杯内水的温度，为确保实验数据的可靠，每类实验做3次，取平均值；测量结果如表1所示。
由表1可知该装置可以4分钟以内将体积小于100mL的水温度提高至40℃以上。说明该装置可实现有效的加热。
表1微波加热水的实验结果
| 序号 | 水的体积(ml) | 加热时间(min) | 实测增加温度(℃) |
| 1 | 50 | 1 | 11 |
| 2 | 50 | 2 | 19 |
| 3 | 50 | 3 | 26 |
| 4 | 50 | 4 | 32 |
| 5 | 75 | 1 | 9 |
| 6 | 75 | 2 | 14 |
| 7 | 75 | 3 | 18 |
| 8 | 75 | 4 | 22 |
| 9 | 75 | 5 | 26 |
| 10 | 100 | 1 | 7 |
| 11 | 100 | 2 | 13 |
| 12 | 100 | 3 | 16 |
| 13 | 100 | 4 | 19 |
| 14 | 100 | 5 | 22 |
| 15 | 100 | 6 | 25 |
| 16 | 100 | 7 | 28 |
Claims (8)
1.一种野外车载加热便携水杯，主要包括水杯和配套的加热底座，其特征在于：水杯和加热底座分离，所述水杯分包括杯盖、外壳、内胆、辐射器和杯底部件，所述加热底座包括:连接器及压力感应装置，其中，连接器用于连接水杯和底座，所述加热底座包括电源模块、控制模块、信号发生模块、功率放大模块和隔离模块。
2.根据权利要求1所述的一种野外车载加热便携水杯，其特征在于：所述的水杯外壳为塑料、内胆为金属或外壳为金属、内胆为对电磁波不敏感材料，当外壳为塑料、内胆为金属时，辐射装置安装在内胆内部，但与待加热液体隔离，当外壳为金属、内胆为对电磁波不敏感材料时，辐射器安装于外壳与内胆之间，无论外壳与内胆使用何种形式，外壳与内胆之间都填充有保温材料。
3.根据权利要求1所述的一种野外车载加热便携水杯，其特征在于：所述杯盖包含设置模块和温度检测模块，设置模块可设置待加热液体的需要达到温度，显示当前杯内液体温度，可以是触控形式或按键形式，温度检测模块位于杯盖内侧，实时检测水杯内液体温度。
4.根据权利要求1所述的一种野外车载加热便携水杯，其特征在于：所述杯身与杯盖间安装有压力感应装置，当杯盖未盖好时，装置不会工作，防止微波泄露对用户造成伤害。
5.根据权利要求1所述的一种野外车载加热便携水杯，其特征在于：所述水杯底部与内胆中设置有压力感应装置，当加入待加热液体时，压力感应装置将信号传递给控制装置，如果此时水杯与底座接触良好，点击开始按钮水杯便开始工作，当水杯与底座接触不良时，水杯底部的压力感应装置会将信号发送给控制装置，水杯便会停止工作，增加了安全性。
6.根据权利要求1所述的一种野外车载加热便携水杯，其特征在于：所述电源模块分为三种形式，一是电池形式，当没有外部供电的情况下，使用电池进行工作，二是直流电源形式，当外部提供直流电时，可将直流电自行转化为水杯所需电压，三是交流电源形式，当外部提供交流电时，可将交流电转化为水杯所需的直流电压。
7.根据权利要求1所述的一种野外车载加热便携水杯，其特征在于：所述连接器可以为同轴形式，如N型接头，具有可靠性高，抗振性强、机械和电气性能优良等特点，当需要加热时，通过N型连接器将杯身和底座连接进行加热，不需加热时，则可拆卸以节省空间，并且可以便于杯身的移动。
8.根据权利要求1所述的一种野外车载加热便携水杯，其特征在于：所述信号发生模块会根据辐射器的反射情况（当放入水杯中的不同液体与不同体积时，辐射器的反射情况会发生变化），自动调节输出频率，反正反射过大烧毁水杯。
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